Приклад використання датчика температури DS18B20 з Raspberry Pi за допомогою Python

2022-07-28

Приклад використання датчика температури DS18B20 з Raspberry Pi за допомогою Python.

У цьому маленькому туторіалі показано як без допомоги сторонніх бібліотек працювати на мові Python в OS Linux на Raspberry Pi з датчиком температури DS18B20 від Maxim Integrated, який працює на шині даних 1-Wire.

Усю потрібну інформацію по датчику Ви зможете знайти в офіційній документації. А тим людям які ніколи не стикалися з шиною даних 1-Wire дуже рекомендується ознайомитися з її специфікацією.

ПРИМІТКА: Усі команди будуть виконуватися від звичайного користувача. Але треба враховувати налаштування sudo. Якщо у Вас якась команда заборонена на виконання від звичайного користувача вам треба залогинитися під root. Для цього введіть команду su та пароль root. Таким чином Ви зможете виконувати усі команди від прав root, без потреби в команді sudo.

Насамперед оновимо операційну систему та перезавантажимо її.

1 :: user@host: sudo apt-get update

2 :: user@host: sudo apt-get upgrade

3 :: user@host: sudo apt-get clean

4 :: user@host: sudo reboot

Далі треба увімкнути шину 1-Wire. Це можна зробити двома способами. Перший за допомогою raspi-config та її TUI інтерфейсу, а другий це звичайне редагування конфігураційного файлу config.txt який знаходиться в директорії /boot. Зробимо другим способом, для цього відкриємо config.txt та у самий кінець файлу в розділ [all] додамо строку - dtoverlay=w1-gpio .

5 :: user@host: sudo nano /boot/config.txt

# :: Приблизно так виглядає кінець конфігураційного файлу config.txt .

• [pi4]
• dtoverlay=vc4-fkms-v3d
• max_framebuffers=2
• arm_boost=1
• 
  
• [all]
• dtoverlay=w1-gpio

Після того як потрібні данні будуть внесені та збережені треба перезавантажити систему.

6 :: user@host: sudo reboot

Після перезавантаження перевіряємо наявність потрібних модулів у системі.

7 :: user@host: lsmod | grep wire

# :: Якщо потрібні модулі присутні в системі, то у консолі Ви побачите наступні дві строки.

• wire 49152 2 w1_gpio,w1_therm
• cn 20480 1 wire

ПРИМІТКА: Якщо через якусь причину потрібних модулів не буде, тоді треба їх запустити в ручному режимі. Для цього виконайте наступні команди, після чого треба повторно перевірити їх наявність.

# :: user@host: sudo modprobe w1-gpio

# :: user@host: sudo modprobe w1-therm

Після усіх виконаних дій треба вимкнути комп’ютер та під'єднати датчик або датчики до GPIO.

8 :: user@host: sudo shutdown -h now

Зображення:

Малюнок 1 :: Витяг з офіційної документації - призначення контактів.

Малюнок 2 :: Витяг з офіційної документації - схема підключення.

Увага: обов'язково треба встановити між контактами DQ та Vdd резистор номіналом 4,7кОм, та конденсатор номіналом 1uF між контактами Vdd та GND.

Усі підключені пристрої до шини 1-Wire розташовується у директорії /sys/bus/w1/devices . Переходимо у неї та дивимося що в ній розташовано.

9 :: user@host: cd /sys/bus/w1/devices

10 :: user@host: ls -lia

# :: Ви повинні побачити дві дерикторіїї, або більше якщо датчиків підключено більше.

• total 0
• 21184 drwxr-xr-x 2 root root 0 Apr 18 20:34 .
• 21182 drwxr-xr-x 4 root root 0 Apr 18 20:34 ..
• 21472 lrwxrwxrwx 1 root root 0 Apr 18 20:38 28-00000005ed05 -> ../../../devices/w1_bus_master1/28-00000005ed05
• 21246 lrwxrwxrwx 1 root root 0 Apr 18 20:34 w1_bus_master1 -> ../../../devices/w1_bus_master1

У данному випадку нас цікавить директорія 28-00000005ed05 . Назва цієї директорії і є індентифікатор датчику.

ПРИМІТКА: На оригінальних датчиках у кожного буде свій унікальний ідентифікатор. Наприклад якщо ви під'єднаєте три чи більше датчиків, то у директоріїї ви побачите стільки директорій, скільки датчиків під'єднано до системи (w1_bus_master1 - не рахується) та кожна буде мати унікальний номер (назву).

Тепер подивимося, що знаходиться у директорії датчика.

11 :: user@host: ls -lia 28-00000005ed05/

• total 0
• 21467 drwxr-xr-x 4 root root 0 Apr 18 20:34 .
• 21244 drwxr-xr-x 4 root root 0 Apr 18 20:34 ..
• 21737 -rw-r--r-- 1 root root 4096 Apr 18 20:41 alarms
• 21738 -rw-r--r-- 1 root root 4096 Apr 18 20:41 conv_time
• 21612 lrwxrwxrwx 1 root root 0 Apr 18 20:34 driver -> ../../../bus/w1/drivers/w1_slave_driver
• 21736 --w------- 1 root root 4096 Apr 18 20:41 eeprom_cmd
• 21734 -r--r--r-- 1 root root 4096 Apr 18 20:41 ext_power
• 21739 -rw-r--r-- 1 root root 4096 Apr 18 20:41 features
• 21740 drwxr-xr-x 3 root root 0 Apr 18 20:34 hwmon
• 21470 -r--r--r-- 1 root root 4096 Apr 18 20:41 id
• 21469 -r--r--r-- 1 root root 4096 Apr 18 20:41 name
• 21476 drwxr-xr-x 2 root root 0 Apr 18 20:41 power
• 21735 -rw-r--r-- 1 root root 4096 Apr 18 20:41 resolution
• 21474 lrwxrwxrwx 1 root root 0 Apr 18 20:34 subsystem -> ../../../bus/w1
• 21733 -r--r--r-- 1 root root 4096 Apr 18 20:41 temperature
• 21468 -rw-r--r-- 1 root root 4096 Apr 18 20:34 uevent
• 21732 -rw-r--r-- 1 root root 4096 Apr 18 20:41 w1_slave

Розглядати за що відповідає кожний файл та кожне посилання ми не будемо. Нас цікавить зараз тільки один файл w1_slave . Виводимо інформацію яка зберігається у ньому.

12 :: user@host: cat /sys/bus/w1/devices/28-00000005ed05/w1_slave

• 40 01 4b 46 7f ff 10 10 1d : crc=1d YES
• 40 01 4b 46 7f ff 10 10 1d t=20000

У кінці першого рядка знаходиться словоYES яке відповідає за коректний опрос датчика. У кінці другого рядка знаходяться число 20000 яке являється даними температури.

Ось з цим файлом і потрібно працювати. В якості приклада нижче приведений код написаний на мові Python для трьох під'єднаних датчиків.

• #!/usr/bin/python3
• 
  
• # sensor_01 - 28-00000005ed05
• # sensor_02 - 28-00000005fbef
• # sensor_03 - 28-000000060211
• 
  
• import time
• 
  
• if __name__ == '__main__':
•     try:
•         sensor_DS18B20_01_5ed05 = '/sys/bus/w1/devices/28-00000005ed05/w1_slave'
•         sensor_DS18B20_02_5fbef = '/sys/bus/w1/devices/28-00000005fbef/w1_slave'
•         sensor_DS18B20_03_60211 = '/sys/bus/w1/devices/28-000000060211/w1_slave'
• 
  
•         sensor_list = [sensor_DS18B20_01_5ed05, sensor_DS18B20_02_5fbef, sensor_DS18B20_03_60211]
• 
  
• 
  
•         def read_file_values(file_list):
•             count = 1
•             for sensor_file in file_list:
•                 exam_data = None
•                 while not (exam_data == 'YES'):
•                     time.sleep(0.3)
•                     with open(sensor_file, 'r') as data:
•                         file_data = data.readlines()
•                         if len(file_data) == 2:
•                             exam_data = file_data[0].strip()[-3:]
•                             exam_temp = file_data[1].strip()[-5:]
•                 if exam_temp.isdigit():
•                     temp_c = float(file_data[1].strip()[-5:]) / 1000.0
•                     print(f"sensor_#{count} :: TEMP = {round(temp_c, 1)}C")
•                     count += 1
•                     time.sleep(1.5)
•                 else:
•                     print(f"sensor_#{count} :: TEMP = ERR")
•                     count += 1
•                     time.sleep(1.5)
• 
  
• 
  
•         while True:
•             read_file_values(sensor_list)
•             print()
•             time.sleep(900) # 1h = 3600 / 30m = 1800 / 15m = 900
•     except KeyboardInterrupt:
•         print('\n^ SYS_MSG > PROGRAM CLOSED\n')

Наприкінці відзначимо, що дуже зручно працювати з різними датчиками (і не тільки з ними :) ) на мові Python використовуючи - потоки (threading). Але це вже зовсім інша історія :)